Qué es un microcontrolador Beaglebone Black y su funcionamiento

Texas Instruments ha presentado un ordenador de placa única de bajo consumo llamado Beagleboard en colaboración con Newark element 14 y Digi-Key. Se trata de una placa educativa desarrollada por un grupo de ingenieros con la funcionalidad de software y hardware necesaria y diseñada mediante Cadence o CAD para los esquemas. No requiere ninguna simulación de software. Han fabricado algunos procesadores como Beagleboard rev. C, Beaglebone, Beaglebone Black Microcontrollers, Beagleboard-XM y Beagleboard-X15. Este artículo ofrece una breve descripción del Microcontrolador Beaglebone Black con un ejemplo.


¿Qué es un microcontrolador Beaglebone Black?

El Beaglebone Black (BBB) es como un ordenador, que viene en un paquete compacto con un procesador, aceleración gráfica, memoria y todos los circuitos integrados necesarios soldados para formar una sola placa de circuito. De ahí que también se le denomine ordenador de placa única. Utiliza un potente procesador llamado ARM Cortex-A8 de 1GHz AM335x. El microcontrolador Beaglebone Black se ilustra en la siguiente figura.

Esta placa del microcontrolador Beaglebone Black proporcionará todas las conexiones necesarias para la pantalla, la red Ethernet, el ratón y el teclado. El arranque de este procesador se realiza mediante el sistema operativo Linux.

Microcontrolador Beaglebone Black

Esta herramienta es utilizada principalmente por los investigadores para diseñar proyectos complejos y aprender sobre el sistema operativo Linux de forma eficaz. Este Beaglebone Black es similar al Beaglebone con características adicionales. La velocidad de funcionamiento es más rápida y se utiliza mucho en comparación con el Beaglebone. Se utiliza en proyectos de robótica, IoT y automatización a nivel de desarrollo.

Sigue los pasos para poner en marcha el Beaglebone Black muy fácil y rápidamente

  • En primer lugar, enciende el Beaglebone Black en tu PC/ordenador con la ayuda de un cable mini USB. A continuación, arranca en el sistema operativo Linux. Esta es la distro de Linux, Angstrom.
  • Ahora conecta todas las unidades periféricas como el USB, y la pantalla.
  • Para conectar el Beaglebone Black al navegador web y controlarlo con el ordenador, se instala el controlador.
  • Ahora, el Beaglebone Black está preparado con un sistema operativo Linux, en el que los usuarios pueden escribir y ejecutar el programa de software utilizando las funciones de la biblioteca y python sin ningún límite. Ayuda a gestionar y controlar todos los pines GPIO del procesador.

Configuración de pines/diagrama de pines

Hay 8 modos diferentes: modo 0, modo 1, modo 2, modo 3, modo 4, modo 5, modo 6, modo 7 en el beaglebone black para cada pin de E/S digital, incluidos los pines GPIO. Contiene 2 cabezales de expansión P9 y P8 con 46 pines cada uno y puede proporcionar una señal de E/S con 3,3 voltios.

Si se proporcionan 5 voltios en el pin, entonces toda la placa se daña. El diagrama de pines/configuración de pines del microcontrolador beaglebone black se ilustra en la siguiente figura. La configuración de los pines del microcontrolador beaglebone black de los dos cabezales de extensión P8 y P9 se indican en las siguientes tablas. El PIN del procesador está representado por el número PROC.

Lee:  Qué es la comunicación por línea eléctrica: Funcionamiento y sus aplicaciones
Diagrama de pines del microcontrolador Beaglebone Black
Diagrama de pines del microcontrolador Beaglebone Black

Configuración de pines del cabezal de extensión P8

Número de pin

Número PROC

Nombre de la clavija

1 y 2

DGND

3

R9MMC1_DAT6

4

T9MMC1_DAT7
5R8

MMC1_DAT2

6

T8MMC1_DAT3
7R7

GPIO_66

8

T7

GPIO_67

9T6

GPIO_69

10

U6GPIO_68

11

R12

GPIO_45

12T12

GPIO_44

13

T10EHRPWM2B

14

T11

GPIO_26

15U13

GPIO_47

16

V13GPIO_46

17

U12

GPIO_27

18V12

GPIO_65

19

U10

EHRPWM2A

20

V9

MMC1_CMD

21U9

MMC1_CLK

22

V8MMC1_DAT5

23

U8

MMC1_DAT4

24V7

MMC1_DAT1

25

U7

MMC1_DAT0

26

V7GPIO_61
27U5

LCD_VSYNC

28

V5

LCD_PCLK

29

R5LCD_HSYNC
30R6

LCD_AC_BIAS

31

V4LCD_DATA14

32

T5LCD_DATA15
33V3

LCD_DATA13

34U4

LCD_DATA11

35V2

LCD_DATA12

36

U3LCD_DATA10

37

U1LCD_DATA08

38

U2

LCD_DATA09

39T3

LCD_DATA06

40T4

LCD_DATA07

41

T1

LCD_DATA04
42T2

LCD_DATA05

43

R3LCD_DATA02

44

R4LCD_DATA03
45R1

LCD_DATA00

46R2

LCD_DATA01

Algunos pines como el 11-22 son utilizados por el almacenamiento interno eMMC y otros pines del 27 al 46 son utilizados por el HDMI.

Configuración de los pines del cabezal de extensión P9

Número de clavija

Número PROC

Nombre de la clavija

1 y 2

DGND

3 y 4

VDD_3V3

5 y 6

VDD_5V

7 y 8

SYS_5V

9

PWR_BUT

10A10

SYS_RESETN

11

T17UART4_RXD
12U18

GPIO_60

13

U17UART4_TXD – O GPIO_31

14

U14

EHRPWM1A O GPIO_40

15R13

GPIO_48

16

T14EHRPWM1B O GPIO_51
17A16

SPIO_CSO O GPIO_04

18

B16SPIO_D1 O GPIO_05
19D17

I2C2_SCL

20

D18I2C2_SDA

21

B17

SPIO_D0 O GPIO_03

22A17

SPIO_SCLK O GPIO_02

23

V14

GPIO_49

24

D15UART1_TXD O GPIO_15
25

A14

GPIO_117

26

D16UART1_RXD O GPIO_14
27C13

GPIO_125

28

C12SPI1_CSO
29B13

SPI1_DO

30

D12GPIO_122
31A13

SPI1_SCLK

32

VDD_ADC

33

C8

AIN_4

34

GNDA_ADC

35

A8AIN_6
36B8

AIN_5

37

B7AIN_2
38A7

AIN_3

39

B6AIN_0

40

C7

AIN_1

41D14

GPIO_20

42

MCASP0_AXR1GPIO_07

43

C18

DGND

44MCASP0_ACLKR

DGND

45

DGND
46

DGND

Para generar señales para controlar los motores sin utilizar ningún ciclo adicional de la CPU, se configuran hasta 8 pines de E/S con un modulador de anchura de impulsos (PWM)

En este cabezal de extensión P9, los pines nº 32 a nº 40 contienen un único ADC (convertidor analógico-digital) de 12 bits con 8 canales

Tiene 2 puertos I2C. Uno de los puertos se utiliza para leer EEPROMs y para realizar funciones de E/S digitales sin interferir con esa operación. El otro puerto I2C se utiliza para configurar las necesidades del usuario.

Para cambiar los datos rápidamente, hay dos puertos SPI

Especificaciones del microcontrolador Beaglebone Black

El Especificaciones del microcontrolador Beaglebone Black son las siguientes

  • El tipo de procesador – Sitara AM3358BZCZ100 con 1 GHz y 2000 MIPS
  • Motor gráfico – 20M Polígonos/S, SGX530 3D
  • Tamaño de la memoria SDRAM – 512 MB DDR3L, 800 MHz
  • Memoria Flash integrada – MMC integrada de 8 bits con 4 GB
  • PMIC – 1 LDO adicional, regulador PMIC TPS65217C
  • Soporte de depuración – Cabezal de serie, CTI opcional de 20 pines incorporado
  • Fuente de alimentación – mini USB, USB o toma de CC; 5 voltios de CC externa a través del cabezal de expansión
  • PCB – 3,4″ X 2,1″; 6 capas
  • Tipo de indicadores – 1 de alimentación, 2 de Ethernet, 4 LEDs, que son controlables por el usuario
  • Puerto anfitrión USB 2.0 HS – Accesible a USB1, toma de tipo A, 500 mA LS/FS/HS
  • Puerto serie – Acceso a UART0 a través de un cabezal TTL de 6 pines de 3,3 voltios. Cabezal poblado
  • Ethernet – 10/100, RJ45
  • Entrada del usuario – Botón de encendido, botón de reinicio, botón de arranque
  • Conector SD/MMC – microSD, 3,3 voltios
  • Salida de vídeo – HDMI 16b, 1280×1024 (máx.), 1025×768, 1280×720, 1440×900, con soporte EDID
  • Puerto cliente USB 2.0 HS – Acceso a USB0, modo cliente a través de miniUSB
  • Audio – Estéreo, a través de la interfaz HDMI
  • Peso – 39,68 gms (1,4 oz)
  • Conectores de expansión – 5 voltios, 3,3 voltios de alimentación, VDD_ADC 1,8 voltios.

3.3 voltios en todas las señales de E/S – GPIO (69 como máximo), McASP0, I2C, SPI1, LCD, GPMC, MMC1, MMC2, 4 puertos serie, 4 temporizadores, 7 AIN (1,8 voltios como máximo), CAN0, interrupción XDMA, EHRPWM (0, 2), botón de encendido, ID de la placa de expansión (apilamiento de hasta 4)

Diagrama del circuito/Cómo utilizarlo

La principal característica del microcontrolador beaglebone black es la adición de diferentes capas a él. Las capas no son más que complementos que se añaden al beaglebone black para aumentar su funcionalidad. Estas capas sirven para controlar motores, cámaras, VGA, LCD y otras funciones.

Proyecto de parpadeo de LEDs con el microcontrolador BBB
Proyecto de parpadeo de LEDs con microcontrolador BBB

Se utiliza para ejecutar y operar sistemas pesados. Ya que Arduino no es suficiente para algunas condiciones durante los proyectos de bricolaje. Considera un ejemplo de arranque de un sistema operativo. Al arrancar un SO, es necesario ejecutar un software pesado y el Arduino requiere más potencia. En tales situaciones, se utiliza el beaglebone black para realizar esas operaciones con menos energía.

  • Se utiliza cuando cualquier proyecto requiere una conexión de hardware de gran tamaño.
  • Se utiliza para iniciar el proyecto muy rápidamente.

Ahora conozcamos el diagrama del circuito/cómo utilizar los microcontroladores beaglebone black en el proyecto de parpadeo de LEDs. El diagrama del circuito del proyecto de parpadeo de LEDs en interfaz con el beaglebone black se muestra en la siguiente figura.

Los componentes necesarios en un proyecto de parpadeo de LEDs utilizando un microcontrolador beaglebone black son

  • Dos resistencias de 330 ohmios
  • Dos LEDs
  • Un microcontrolador Beaglebone Black
  • Placa de conexiones
  • Cables de conexión.

Conecta las patillas VCC y tierra del beaglebone negro a la protoboard. El pin de alimentación nº 3 de 3,3 voltios de la cabecera P9 y el pin de tierra del pin nº 2 de la cabecera P8 se conectan como se indica arriba. Los cables positivo y negativo de los dos LEDs se conectan a las resistencias de 330 ohmios y a la tierra respectivamente.

El otro extremo de ambas resistencias se conecta al pin nº 8 y al pin nº 9 del cabezal P8. La alimentación se da al beaglebone black con la conexión del PC mediante el cable USB. Ahora el circuito para el parpadeo del LED está listo.

El código necesario para ejecutar este proyecto se indica a continuación.

importar Adafruit_BBIO.GPIO como GPIO [The GPIO library is imported from the adafruit beaglebone black ]

LED1 = «P8_8» [ pin no 8 of P8 header is assigned with LED1]
LED2 = «P8_9» [ pin no 9 of P8 header is assigned with LED1]

GPIO. SETUP (LED1, GPIO. OUT) [ The LED1 is configured as output]
GPIO. SETUP (LED2.GPIO.OUT) [ The LED2 is configured as output]

DESDE EL TIEMPO DE SUEÑO IMPORTANTE

PARA i en el rango (0, 5) :

GPIO. OUTPUT (LED1, GPIO. HIGH) [ To turn ON the LED1]
GPIO. SALIDA (LED2, GPIO. ALTO) [To turn ON the LED2]

SLEEP (1)

GPIO. SALIDA (LED1, GPIO. BAJO) [ To turn OFF the LED1]
GPIO. SALIDA (LED2, GPIO. BAJA) [ To turn OFF the LED 2]

GPIO. LIMPIAR()
[/RESTRICTO[/RESTRICT

En el diagrama del circuito anterior, podemos observar que los dos LEDs están conectados a los pines GPIO del BBB. Cuando está en fase de ejecución, los LEDs se encienden y se apagan cada segundo. El estado del pin se configura claramente tras ejecutar esta operación 5 veces.

Dónde usar / Aplicaciones del microcontrolador Beaglebone

Conozcamos dónde utilizar/ aplicaciones del microcontrolador beaglebone black.

  • Controladores de motor
  • Robótica
  • Puede funcionar como servidor en varios proyectos de IoT
  • Monitorización y control de unidades con la ayuda de la capa de visualización
  • AWS
  • En varios proyectos relacionados con la conectividad Bluetooth.
  • Utilizado por los desarrolladores en pequeños proyectos de red para diseñar y probar
  • Se utiliza como unidad de control de señales en varios sistemas industriales.

Microcontrolador alternativo Beaglebone Black

Beagleboard – XM, Beaglebone, Beaglebone-X15, Pocket Beagle, Aurdino Yun, ARM LPC 2129, Intel Edison, Beaglebone green, Raspberry Pi son los microcontroladores alternativos del Beaglebone Black.

Por lo tanto, se trata de una visión general del microcontrolador Beaglebone Black hoja de datos- definición, configuración de pines/diagrama de pines, diagrama de circuito/cómo usar las especificaciones técnicas, dónde usar/aplicaciones. El microcontrolador beaglebone black tiene una baja latencia de 25 E/S PRU. Para realizar algunas tareas en tiempo real, utilizan dos microcontroladores incorporados de 32 bits a 20 MHz llamados Unidad de Tiempo Real Programable (PRU). Aquí tienes una pregunta: «¿Cuáles son las diferencias entre los microcontroladores Beaglebone y Beaglebone Black? «

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